// 左右双指针
// 利用数组的单调性，配合左右双指针，遍历一遍数组，完成题目要求
// 可以从题目的暴力解法入手，双指针的解法通常可以少遍历一遍数组，将时间复杂度降低O(N)

//  本题的解题思路和例题 5 完全相同，区别于例题 5 的地方是：
//  例题 5 符合要求的元素集合可以重复，本题要求不可以重复，因此涉及到去重操作，这是非常关键的步骤

// 例题 8：
// 给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。
// 请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]]
// （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：
//
//        0 <= a, b, c, d < n
//        a、b、c 和 d 互不相同
//        nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target
//        你可以按 任意顺序 返回答案 。

//        示例 1：
//        输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
//        输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]
//        示例 2：
//        输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
//        输出：[[2,2,2,2]]
//
//        提示：
//
//        1 <= nums.length <= 200
//        -109 <= nums[i] <= 109
//        -109 <= target <= 109

// 解题思路：
//  首先对数组进行排序，让数据具备单调性，利用四数之和解决问题
//  其次固定最后一个数，求 nums[i], nums[j] 与 nums[left] 和 nums[right] 的和，确认结果是否为 target
//  如果 nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right] < target, left++
//  如果 nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right] > target, right--
//  如果 nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right] == target ，结果符合要求，但是相同的元素不能再选了，因此要进行去重
//  去重操作：首先要对 nums[i] 进行去重，其次要对 nums[j] 去重，最后要对 nums[left] 和 nums[right] 去重

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class FourSum {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();
        int n = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        if((nums[0] > 0 && nums[0] > target) || (nums[n - 1] < 0 && nums[n - 1] < target)) return ret;
        int num1 = Integer.MAX_VALUE;
        for(int i = n - 1; i  >= 3; i--){
            if(nums[i] == num1) continue;// 去重
            int num2 = Integer.MAX_VALUE;
            for(int j = i - 1; j >= 2; j--){
                if(nums[j] == num2) continue;// 去重
                int left = 0;
                int right = j - 1;
                while(left < right){
                    long sum = (long)nums[left] + nums[right] + nums[j] + nums[i];
                    if(sum < target) left++;
                    else if(sum > target) right--;
                    else{
                        List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
                        tmp.add(nums[left]);
                        tmp.add(nums[right]);
                        tmp.add(nums[j]);
                        tmp.add(nums[i]);
                        ret.add(tmp);
                        int a = nums[left++];
                        int b = nums[right--];
                        num1 = nums[i];
                        num2 = nums[j];
                        // 去重
                        while(left < right && nums[left] == a) left++;
                        while(left < right && nums[right] == b) right--;
                    }
                }
            }
        }
        return ret;
    }
}
